本發明屬于熱電池制備技術領域，特別涉及一種采用飽和溶液浸潤制備薄型化熱電池隔離片的工藝方法。
背景技術：
熱電池是通過固態鹽類電解質加熱熔融成離子型導體而進入工作狀態的熱激活一次儲備電源；熱電池因具有大功率放電、高比能量、高比功率、使用環境溫度寬、儲存時間長、激活迅速可靠、結構緊湊等特點，而成為現代武器(導彈、魚雷、戰略武器等)十分理想的電源，在軍用電源中占有十分重要的地位。
目前，鋰系熱電池是熱電池的主導產品，可以簡單的將其看成由正極、熔鹽電解質和負極組成，當工作溫度高于電解質鹽熔點時，電解質便熔化、流動，電池被激活；但是，電解質的流動產生電噪聲，加快自放電，嚴重時造成電池短路，對電池放電性能產生負面影響；因此隔離片作為熱電池組成的關鍵一環，直接影響電池的工作壽命和安全性能等特性。
目前，為了抑止電解質的流動，通常采用比表面積大的化學惰性物質(比如mgo)添加到電解質中以抑制電解質的流動；但是采用該方法制備的隔離片直徑尺寸有所限制，此類熱電池放電過程中內阻較大，大功率放電能力不佳。
并且，熱電池理想的電解質，既須具備較好的電子絕緣性以隔離正負極材料，又要能提供穩定的離子傳輸通道；考慮到熱電池高溫的工作條件和負極材料在高溫下極強的腐蝕性，為保證電池高效安全的運行，熱電池電解質中的隔離材料必須使用絕緣性好、化學穩定性和熱穩定性強的材料；但是，現有的熱電池電解質材料通常是由氧化鎂(mgo)和電解質鹽氯化鋰、氯化鉀按照一定比例混合進行粉體壓片而成，主要問題在于粉體自支撐性差，其機械強度較差，高溫時收縮性和彎曲性容易受到影響導致電池短路，因此厚度不能太薄，從而增大了電池體積，嚴重限制了熱電池小型化的發展。同時此類熱電池其放電過程中，電解質泄漏率變化較大從而使得電池的極化內阻變化大，導致其功率性能較差。
同時，電解質鹽極易吸潮溶解，因此，國內外熱電池隔離片均采用粉末壓片工藝制備，但由于粉體自支撐性差，導致隔離片不能太薄、直徑太大無法成型等問題，已成熱電池小型化的瓶頸，因此，薄型化熱電池隔離片成為未來熱電池小型化亟需解決的重要問題之一。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種薄型熱電池隔離片及其制備方法，該熱電池隔離片更加薄型化，穩定性好，同時該隔離片能夠有效縮短熱電池的激活時間，提高其大功率放電能力。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下：提供一種薄型熱電池隔離片的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備電解質鹽飽和溶液；
(2)將基體置于所述電解質鹽飽和溶液中浸潤一段時間，取出，再經干燥、固化、壓制，制得薄型化熱電池隔離片。
本發明的有益效果為：通過采用電解質鹽飽和溶液浸潤基體的方法制備熱電池隔離片，使得極易吸潮溶解的電解質鹽制備成隔離片成為可能，本發明方法不需要嚴苛的操作環境，重復性好，成本低，可根據需要制備不同厚度的隔離片，是目前高功率熱電池理想的隔離材料制備方法。
同時，本發明制備的熱電池隔離片更加薄型化，隔離片厚度在150-350μm范圍內可調，有效縮短熱電池的激活時間，并有效提高其大功率放電能力。
并且，本發明采用浸潤方法可以獨立制備一定厚度的隔離片，再將熱電池正極片和負極片一起組裝為薄型化熱電池單體電池，操作簡單，便于大規模生產。
在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進：
進一步，所述步驟(1)的具體制備過程為：
將電解質鹽和分散劑混合，于100-200℃下進行攪拌，攪拌速度為200-600r/min，攪拌時間為30min-6小時，制得；其中，電解質鹽的質量百分含量為15-80％，分散劑的質量百分含量為20-85％。
采用上述進一步技術方案的有益效果為：上述方法可以使飽和溶液中電解質鹽的含量最大化，從而浸潤得到最佳電解質鹽含量的隔離片。
進一步，所述電解質鹽為kcl和licl的混合物或licl、libr和kbr的混合物；在kcl和licl的混合物中，kcl的質量百分比為30-60％，licl的質量百分比為40-70％；在licl、libr和kbr的混合物中，licl的質量百分比為5-15％，libr的質量百分比為30-45％，kbr的質量百分比為40-60％。
進一步，所述分散劑為無水乙醇或水。
進一步，步驟(2)中，基體在電解質鹽飽和溶液中浸潤時保持溫度為100-200℃，浸潤時間為5s-3min。
進一步，所述基體厚度為100-200μm，孔大小為0.5-2.0μm。
采用上述進一步技術方案的有益效果為：該條件能夠有效保證基體的微孔結構可以更多的負載電解質鹽，以及限制其在高溫條件下的電解質鹽泄漏率。
進一步，所述基體為玻璃纖維或金屬氧化物薄膜。
進一步，步驟(2)中，干燥的具體過程為：首先在溫度40-100℃下，干燥2-12小時；再于真空度為-0.05～-0.1mpa，溫度范圍為40-100℃的條件下，干燥時間2-12h。
進一步，步驟(2)中，所述壓制的具體過程為：在濕度不大于3％的條件下，將經干燥固化后的熱電池隔離片于2-15mpa下壓制5s-1min，制得。
采用上述薄型熱點池隔離片的制備方法制備得到的薄型化熱電池隔離片，該熱電池隔離片內阻小且有利于提高大功率放電能力。
本發明的有益效果為：
1)本發明的熱電池隔離片在制備過程中，直接將基體浸潤于電解質鹽飽和溶液中，沒有添加任何化學惰性物質，可實現大直徑薄型隔離片的制備，同時，采用本發明的熱電池隔離片的熱電池在放電過程中內阻小，大功率放電能力得到有效提高。
2)本發明制備的薄型熱電池隔離片環境適應性好，可在高過載、高沖擊等極端環境下使用；與同規格的采用粉末壓制隔離片的熱電池相比，采用本發明方法制備的隔離片的熱電池激活速度快10％以上，為特種武器裝備提供了良好的電源解決方案，擴大了熱電池的使用范圍。
3)本發明通過采用特殊的耐高溫基體材料(玻璃纖維膜或金屬氧化物膜)負載電解質鹽，使得制備的熱電池內阻小，大功率放電性能得到提高，同時也有利于今后進一步提高熱電池自動化生產程度。
4)本發明克服了傳統粉末壓片工藝帶來的諸多弊端，不需要高精度的壓片模具和大量的勞動力，能夠輕松實現大面積和不規則形狀隔離片的制備。可以有效減小單體電池體積，特別適合熱電池小型化的時代發展要求。
具體實施方式
以下對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
實施例1：
一種薄型熱電池隔離片的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備電解質鹽飽和溶液：在自然環境中，將電解質鹽和分散劑混合，在100℃下進行攪拌，攪拌速度為200r/min，攪拌時間為30min，得到電解質鹽飽和溶液；其中，分散劑為50％無水乙醇；電解質鹽為kcl和licl的混合物，kcl的質量百分比為40％，licl的質量百分比為60％；電解質鹽的質量百分含量為60％，分散劑的質量百分含量為40％。
(2)在自然環境中，采用玻璃纖維作為負載基體，將其浸入電解質鹽飽和溶液中，溶液保持溫度為100℃，保持30s，隨后取出得到隔離片；玻璃纖維的基體厚度為100μm，孔大小為1.0μm；
(3)在濕度不大于3％的環境中，隔離片轉入普通烘箱后，烘干溫度為60℃，烘干時間3h；隨后轉入真空烘箱，真空度為-0.1mpa，干燥溫度為60℃，干燥時間為8h；
(4)在濕度不大于3％的環境中，將干燥固化后的熱電池隔離片在5mpa下壓制30s，得到薄型熱電池隔離片。
實施例2：
一種薄型熱電池隔離片的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備電解質鹽飽和溶液：在自然環境中，將電解質鹽和分散劑混合，在200℃下進行攪拌，攪拌速度為600r/min，攪拌時間為1h，得到電解質鹽飽和溶液；其中，分散劑為蒸餾水；電解質鹽為kcl和licl的混合物，kcl的質量百分比為45％，licl的質量百分比為55％；其中，電解質鹽的質量百分含量為15％，分散劑的質量百分含量為85％；
(2)在自然環境中，采用玻璃纖維作為負載基體，將其浸入電解質鹽飽和溶液中，溶液保持溫度為200℃，保持5s，隨后取出得到隔離片；玻璃纖維的基體厚度為200μm，孔大小為2.0μm；
(3)在濕度不大于3％的環境中，隔離片轉入普通烘箱后，烘干溫度為40℃，烘干時間10h；隨后轉入真空烘箱，真空度為-0.05mpa，干燥溫度為40℃，干燥時間為2h；
(4)在濕度不大于3％的環境中，將干燥固化后的熱電池隔離片在2mpa下壓制5s，得到薄型熱電池隔離片。
實施例3：
一種薄型熱電池隔離片的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備電解質鹽飽和溶液：在自然環境中，將電解質鹽和分散劑混合，在150℃下進行攪拌，攪拌速度為300r/min，攪拌時間為6h，得到電解質鹽飽和溶液；其中，分散劑為蒸餾水；電解質鹽為licl、libr和kbr的混合物，licl的質量百分比為10％，libr的質量百分比為40％，kbr的質量百分比為50％；其中，電解質鹽的質量百分含量為80％，分散劑的質量百分含量為20％；
(2)在自然環境中，采用金屬氧化物薄膜作為負載基體，將其浸入電解質鹽飽和溶液中，溶液保持溫度為150℃，保持1min，隨后取出得到隔離片；金屬氧化物薄膜的厚度為110μm，孔大小為0.8μm；
(3)在濕度不大于3％的環境中，隔離片轉入普通烘箱后，烘干溫度為100℃，烘干時間12h；隨后轉入真空烘箱，真空度為-0.05mpa，干燥溫度為40℃，干燥時間為2h；
(4)在濕度不大于3％的環境中，將干燥固化后的熱電池隔離片在2mpa下壓制5s，得到薄型熱電池隔離片。
實施例4：
一種薄型熱電池隔離片的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備電解質鹽飽和溶液：在自然環境中，將電解質鹽和分散劑混合，在110℃下進行攪拌，攪拌速度為400r/min，攪拌時間為4h，得到電解質鹽飽和溶液；其中，分散劑為蒸餾水；電解質鹽為kcl和licl的混合物，kcl的質量百分比為55％，licl的質量百分比為45％；其中，電解質鹽的質量百分含量為40％，分散劑的質量百分含量為60％；
(2)在自然環境中，采用金屬氧化物薄膜作為負載基體，將其浸入電解質鹽飽和溶液中，溶液保持溫度為180℃，保持30s，隨后取出得到隔離片；金屬氧化物薄膜的厚度為160μm，孔大小為1.5μm；
(3)在濕度不大于3％的環境中，隔離片轉入普通烘箱后，烘干溫度為80℃，烘干時間8h；隨后轉入真空烘箱，真空度為-0.08mpa，干燥溫度為50℃，干燥時間為8h；
(4)在濕度不大于3％的環境中，將干燥固化后的熱電池隔離片在10mpa下壓制45s，得到薄型熱電池隔離片。
對比例1：
在濕度不大于3％的環境中，將電解質鹽(kcl和licl的混合物)和氧化鎂(mgo)按照質量比6:4比例混合，電解質中kcl的質量百分比為40％，licl的質量百分比為60％，按照粉末壓片工藝制備成電解質片。
以二硫化鐵作為陰極，鋰硅合金作為陽極，采用對比例和實施例1-5的隔離片組裝成單體電池，進行放電性能測試，測試結果如表1所示：
表1不同電流密度下單體電池放電性能
可見，由本發明實施例1-4制備的隔離片組裝的熱電池單體電池平均內阻小于對比例氧化鎂壓片方式隔離片組裝的熱電池單體電池，大功率放電性能得到有效提高；并且，表1結果證實在電流密度為125ma/cm2和1000ma/cm2實施例1-4制備的隔離片組裝的熱電池單體電池平均電壓分別比對比例氧化鎂壓片方式隔離片組裝的熱電池單體電池高0.045v和0.091v。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。